椎間盤是存在于人體椎骨之間最大的無血供結(jié)構(gòu)，為脊柱提供靈活性和結(jié)構(gòu)支撐。該結(jié)構(gòu)由髓核、纖維環(huán)和上下椎體透明軟骨板三部分組成。髓核呈乳白色半透明膠狀體，具有良好彈性，因其內(nèi)部存在散在分布的糖蛋白Ⅱ型膠原網(wǎng)絡(luò)，使其能夠吸收大量水分，從而產(chǎn)生滲透性膨脹。對正常髓核組織和退變髓核組織進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者黏彈性無明顯差別，但變形能力退變，髓核組織表現(xiàn)較差。在外力作用情況下，椎間盤髓核可發(fā)揮75%的功能，而纖維環(huán)則承擔(dān)其余壓力。纖維環(huán)由三層結(jié)締組織構(gòu)成，外層以膠原纖維為主，內(nèi)層為纖維軟骨帶。由于特殊的排列結(jié)構(gòu)，纖維環(huán)的前側(cè)和兩側(cè)厚度最大，而后側(cè)僅為前側(cè)的一半。軟骨板是一種無血管的透明軟骨組織，由于其無血管和神經(jīng)，可以被完全封閉，因此即使受到外力侵害，也不會立即產(chǎn)生任何疼痛感，不能進(jìn)行自我修復(fù)。
兔模型椎間盤含水量及組成與人類相似，相較于嚙齒類動物，其椎間盤更大，便于操作。犬類動物模型的脊索細(xì)胞從出生后便逐漸降低，直至成年時完全消失，極易發(fā)生椎間盤退變（Intervertebral Disc Degeneration，IDD），是自發(fā)性椎間盤退變造模的優(yōu)選模型。羊模型在成年早期喪失脊索細(xì)胞，并且在椎間盤大小、形狀和機械應(yīng)力上相似，具有對手術(shù)耐受性好等特點。郭常安等研究發(fā)現(xiàn)，通過對恒河猴行纖維環(huán)切開法可獲得可靠的IDD模型，其椎間盤大小更接近人類，解剖結(jié)構(gòu)相似，椎間盤自發(fā)變性，并暴露于與直立狀態(tài)兼容的機械應(yīng)力下，是最為接近人體損傷的動物模型。但靈長類動物在倫理和資金方面面臨著許多問題，嚴(yán)重限制了此類研究，其他大型動物也因動物來源、倫理道德和經(jīng)濟(jì)性等方面的因素不被作為首選。目前研究主要用到的模型為大鼠模型和兔類模型，它們具有喂養(yǎng)方便、易于獲取等優(yōu)勢，且椎間盤解剖結(jié)構(gòu)與人類非常相似。然而，由于四足動物脊柱構(gòu)造和受力特性與人類不同，并不能呈現(xiàn)人類IDD的病理過程。
動物模型建立方法
自體髓核移植法：自體髓核移植法是指將被造模動物的髓核組織從自體脊柱內(nèi)分離，通過人為干預(yù)的方法將其移植到神經(jīng)根周圍造成壓迫，從而實現(xiàn)IDD造模。
等離子消融術(shù)：低溫等離子射頻消融術(shù)屬于一種微創(chuàng)手術(shù)，其通過雙極射頻所產(chǎn)生的高頻電場，將刀頭所作用的目標(biāo)組織轉(zhuǎn)變成等離子形態(tài)。低溫等離子射頻消融術(shù)相較于傳統(tǒng)手術(shù)造模具有更好的穩(wěn)定性、便捷性，對周圍組織破壞性更小等優(yōu)勢。
基因敲除：基因敲除技術(shù)源于20世紀(jì)80年代，其結(jié)合了同源重組技術(shù)、胚胎干細(xì)胞技術(shù)，構(gòu)建出一種全新、高效的分子生物學(xué)技術(shù)。目前最成熟的造模對象是小鼠，對于大型哺乳動物的造模還處于摸索階段。
椎間盤組織損傷模型
纖維環(huán)損傷法模型：在椎間盤損傷模型中，纖維環(huán)穿刺損傷模型在保證成功率高的前提下操作更為簡便。目前穿刺損傷多以兔類模型為主，術(shù)式可分為全麻下經(jīng)腹膜外前入路椎間盤穿刺和局麻下經(jīng)皮后外側(cè)穿刺腰椎間盤。
終板營養(yǎng)通路抑制模型：椎間盤是人類身上最大的無血管結(jié)構(gòu)，能夠通過兩種不同方式攝取營養(yǎng)：一種是從終板中攝取，另一種是從纖維環(huán)中攝取。髓核的營養(yǎng)供應(yīng)主要依賴終板中心區(qū)域血管的擴散，OKIETAL在20周齡的兔子身上觀察椎體終板兩個區(qū)域的血管芽的形態(tài)差異，發(fā)現(xiàn)髓核附近區(qū)域的血管芽在終板處表現(xiàn)為膨大、復(fù)雜、高滲透性的盤狀環(huán)，而內(nèi)環(huán)區(qū)域的血管芽僅形成簡單的、低滲透性的環(huán)，理論上通過對核下中心區(qū)域切除并重新填充骨水泥可有效達(dá)到抑制兩種終板營養(yǎng)通路的目的。
酶化學(xué)物質(zhì)法模型：硫酸軟骨素酶ABC（Chondroitinase ABC，Ch-ABC）是一種細(xì)菌源性蛋白水解酶，對硫酸軟骨素具有高度特異性。Ch-ABC被證實具有降解神經(jīng)組織碎片的作用，通過對髓核組織靶向降解，從而加速椎間盤組織退變。
機械性模型
壓力性模型：IDD與脊柱所受的壓力相關(guān)，日常生活中，椎間盤被壓縮后產(chǎn)生負(fù)載壓力，該壓力與椎間盤內(nèi)吸氣壓力相平衡，髓核組織呈流體靜力狀態(tài)，承擔(dān)緩沖作用，分散椎體所受壓力。機械負(fù)荷與細(xì)胞外基質(zhì)代謝密切相關(guān)，適度壓迫下會刺激細(xì)胞外基質(zhì)合成，過度負(fù)荷水平下則會加重細(xì)胞外基質(zhì)的降解并阻礙營養(yǎng)物質(zhì)吸收，從而影響膠原和蛋白聚糖合成，平衡被破壞，造成壓力分布不均，發(fā)生不可逆形變導(dǎo)致IDD?；谝陨涎芯?，發(fā)現(xiàn)通過對椎間盤施加機械負(fù)荷而成的壓力模型會更加精準(zhǔn)地模擬人類椎間盤退變的自然過程。
不穩(wěn)性模型：手術(shù)治療椎間盤突出主要術(shù)式包括單側(cè)雙通道內(nèi)鏡、開放椎板開窗術(shù)、椎間盤鏡下髓核摘除術(shù)、椎間孔鏡腰椎間盤切除術(shù)等，均需要對椎板組織和黃韌帶進(jìn)行部分切除。但這種情況會嚴(yán)重?fù)p害脊柱的穩(wěn)定性和平衡性，會對周圍組織產(chǎn)生持久刺激，導(dǎo)致椎體不穩(wěn)定，應(yīng)力發(fā)生變化，最終導(dǎo)致IDD。
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